(57)【要約】  航空機並びにその電子ガバナーの過電圧保護方法及び装置であって、電子ガバナーは、モータを制御するためのものであり、方法は、電子ガバナーの直流バス電圧を採取するステップ（Ｓ１）と、直流バス電圧が第１の電圧閾値より大きく且つ第１の電圧閾値より大きい第２の電圧閾値以下である場合に、直流バス電圧と第１の電圧閾値との差に基づいて電子ガバナーの制御パラメータを調整して、電子ガバナーが、調整された制御パラメータに基づいて前記モータを制御して、直流バス電圧の更なる上昇を抑制するステップ（Ｓ２）と、直流バス電圧が第２の電圧閾値より大きい場合に、出力を停止するように電子ガバナーを制御して、電子ガバナーが、運転を停止するようにモータを制御するステップ（Ｓ３）と、を含む。これにより、モータとプロペラとによってフィードバックされるエネルギーが抑制され、直流バス電圧の継続的な上昇が抑制され、バス電圧が安全な範囲内に制限され、電子素子の損壊が防止される。【選択図】  図１
2019502345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機における電子ガバナーの過電圧保護方法であって、前記電子ガバナーは、モータを制御するためのものであり、前記過電圧保護方法は、
前記電子ガバナーの直流バス電圧を採取するステップと、
前記直流バス電圧が第１の電圧閾値より大きく且つ前記第１の電圧閾値より大きい第２の電圧閾値以下である場合に、前記直流バス電圧と前記第１の電圧閾値との差に基づいて前記電子ガバナーの制御パラメータを調整して、前記電子ガバナーが、調整された制御パラメータに基づいて前記モータを制御して、前記直流バス電圧の更なる上昇を抑制するステップと、
前記直流バス電圧が前記第２の電圧閾値より大きい場合に、出力を停止するように前記電子ガバナーを制御して、前記電子ガバナーが、運転を停止するように前記モータを制御するステップと、
を含む、  ことを特徴とする航空機における電子ガバナーの過電圧保護方法。
【請求項２】
前記制御パラメータは、所定速度、横軸所定電流又は横軸所定電圧を含む、  ことを特徴とする請求項１に記載の航空機における電子ガバナーの過電圧保護方法。
【請求項３】
前記直流バス電圧と前記第１の電圧閾値との差に基づいて前記電子ガバナーの制御パラメータを調整するステップは、
前記直流バス電圧と前記第１の電圧閾値との差と、所定のＰＩ制御アルゴリズムとに基づいて、重畳パラメータを生成するステップと、
前記モータの現在の速度方向に基づいて前記重畳パラメータと前記制御パラメータとの重畳処理を行って、前記電子ガバナーが、重畳された制御パラメータに基づいて前記モータの回転速度を制御するステップと、
を含む、  ことを特徴とする請求項１又は２に記載の航空機における電子ガバナーの過電圧保護方法。
【請求項４】
前記モータの現在の速度方向に基づいて前記重畳パラメータと前記制御パラメータとの重畳処理を行うステップは、
前記モータの現在の速度方向が正転である場合に、前記重畳パラメータを前記制御パラメータに重畳させるステップと、
前記モータの現在の速度方向が反転である場合に、負の前記重畳パラメータを前記制御パラメータに重畳させるステップと、
を含む、
ことを特徴とする請求項３に記載の航空機における電子ガバナーの過電圧保護方法。
【請求項５】
前記過電圧保護方法は、
前記直流バス電圧が前記第２の電圧閾値より大きい場合に、出力を停止するように前記電子ガバナーを制御して、前記電子ガバナーが、運転を停止するように前記モータを制御するステップをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の航空機における電子ガバナーの過電圧保護方法。
【請求項６】
航空機における電子ガバナーの過電圧保護装置であって、前記電子ガバナーは、モータを制御するためのものであり、前記過電圧保護装置は、電圧採取モジュールと制御モジュールとを含み、
前記電圧採取モジュールは、前記電子ガバナーの直流バス電圧を採取し、
前記制御モジュールは、前記直流バス電圧が第１の電圧閾値より大きく且つ第２の電圧閾値より小さい場合に、前記直流バス電圧と前記第１の電圧閾値との差に基づいて前記電子ガバナーの制御パラメータを調整して、前記電子ガバナーが、調整された制御パラメータに基づいて前記モータを制御して、前記直流バス電圧の更なる上昇を抑制する、
ことを特徴とする航空機における電子ガバナーの過電圧保護装置。
【請求項７】
前記制御パラメータは、所定速度、横軸所定電流又は横軸所定電圧を含む、
ことを特徴とする請求項６に記載の航空機における電子ガバナーの過電圧保護装置。
【請求項８】
前記制御モジュールは、さらに、前記直流バス電圧と前記第１の電圧閾値との差と、所定のＰＩ制御アルゴリズムとに基づいて、重畳パラメータを生成し、前記モータの現在の速度方向に基づいて前記重畳パラメータと前記制御パラメータとの重畳処理を行って、前記電子ガバナーが、重畳された制御パラメータに基づいて前記モータの回転速度を制御する、
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の航空機における電子ガバナーの過電圧保護装置。
【請求項９】
前記モータの現在の速度方向が正転である場合に、前記制御モジュールは、前記重畳パラメータを前記制御パラメータに重畳させ、
前記モータの現在の速度方向が反転である場合に、前記制御モジュールは、負の前記重畳パラメータを前記制御パラメータに重畳させる、
ことを特徴とする請求項８に記載の航空機における電子ガバナーの過電圧保護装置。
【請求項１０】
前記制御モジュールは、さらに、前記直流バス電圧が前記第２の電圧閾値より大きい場合に、出力を停止するように前記電子ガバナーを制御して、前記電子ガバナーが、運転を停止するように前記モータを制御する、  ことを特徴とする請求項６に記載の航空機における電子ガバナーの過電圧保護装置。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれかに記載の航空機における電子ガバナーの過電圧保護装置を含む、
ことを特徴とする航空機。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［優先権情報］
本出願は、特許出願番号が２０１６１１０９３５７６．２であり、出願日が２０１６年１２月１日である中国特許出願を基に提出し、当該中国特許出願の優先権を主張するものであり、当該中国特許出願の全内容は参照により本出願に組み入れられる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、航空機技術分野に関し、特に、航空機における電子ガバナーの過電圧保護方法、航空機における電子ガバナーの過電圧保護装置及び当該装置を備える航空機に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
関連の航空機、例えば、無人航空機において、電子ガバナーとモータとは、航空機の動力系統として、その安定性が航空機の正常飛行の保障である。関連技術において、航空機における電子ガバナーの多くは、直流バス電圧が所定値を超えた後にだけ出力を切断する。これにより、航空機が動作を大きくして飛行する場合に、電子ガバナーの出力が切断され、航空機の損壊を招くおそれがある。
【０００４】
そのため、関連技術を改善する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
まず、出願人は、航空機が動作を大きくして飛行する過程において、モータが急速に減速する状況があることを発見し認識した。モータがプロペラと共に作動する場合に一定の慣性を有するので、モータが減速する場合に、エネルギーを電子ガバナーにフィードバックして、電子ガバナーのバス電圧を上昇させ、特に、電池が完全に充電された場合に、電子ガバナーに過電圧の状況が現れるおそれがある。航空機が動作を大きくして飛行する際に、過電圧で電子ガバナーの出力が切断されると、航空機の損壊及び航空機の爆発を招くおそれがある。
【０００６】
関連技術における一つの技術課題を少なくともある程度で解決するために、本発明の一つの目的は、電子ガバナーの素子の損壊及び焼損を防止し、航空機が動作を大きくして飛行する際の電圧の継続的な上昇を防止することができる航空機における電子ガバナーの過電圧保護方法を提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、航空機における電子ガバナーの過電圧保護装置を提供することである。本発明のまた別の目的は、航空機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一側面の実施例は、航空機における電子ガバナーの過電圧保護方法を提供する。前記電子ガバナーは、モータを制御するためのものであり、前記方法は、前記電子ガバナーの直流バス電圧を採取するステップと、前記直流バス電圧が第１の電圧閾値より大きく且つ前記第１の電圧閾値より大きい第２の電圧閾値以下である場合に、前記直流バス電圧と前記第１の電圧閾値との差に基づいて前記電子ガバナーの制御パラメータを調整して、前記電子ガバナーが、調整された制御パラメータに基づいて前記モータを制御して、前記直流バス電圧の更なる上昇を抑制するステップと、を含む。
【０００９】
本発明の実施例に係る航空機における電子ガバナーの過電圧保護方法によれば、電子ガバナーの直流バス電圧を採取し、直流バス電圧を判断する。直流バス電圧が第１の電圧閾値より大きく且つ第２の電圧閾値より小さい場合に、直流バス電圧と第１の電圧閾値との差に基づいて電子ガバナーの制御パラメータを調整して、電子ガバナーが、調整された制御パラメータに基づいてモータを制御して、直流バス電圧の更なる上昇を抑制する。直流バス電圧が第２の電圧閾値より大きい場合に、出力を停止するように電子ガバナーを制御し、電子ガバナーが、運転を停止するようにモータを制御する。これにより、本発明の実施例によれば、２段電圧保護を採用し、直流バス電圧が第１の電圧閾値を超えた場合に、制御パラメータを調整することにより、モータからフィードバックされるエネルギーを減少させ、直流バス電圧の更なる上昇を抑制し、航空機が動作を大きくして飛行する場合に、電子ガバナーが過電圧で出力を切断することによる航空機の損壊及び航空機の爆発を防止する。
【００１０】
本発明の一実施例によれば、前記制御パラメータは、所定速度、横軸所定電流又は横軸所定電圧を含む。
本発明の一実施例によれば、前記直流バス電圧と前記第１の電圧閾値との差に基づいて前記電子ガバナーの制御パラメータを調整するステップは、前記直流バス電圧と前記第１の電圧閾値との差と、所定のＰＩ制御アルゴリズムとに基づいて、重畳パラメータを生成するステップと、前記モータの現在の速度方向に基づいて、前記重畳パラメータと前記制御パラメータとの重畳処理を行って、前記電子ガバナーが、重畳された制御パラメータに基づいて前記モータの回転速度を制御するステップと、を含む。
【００１１】
本発明の一実施例によれば、前記モータの現在の速度方向に基づいて、前記重畳パラメータと前記制御パラメータとの重畳処理を行うステップは、前記モータの現在の速度方向が正転である場合に、前記重畳パラメータを前記制御パラメータに重畳させるステップと、前記モータの現在の速度方向が反転である場合に、負の前記重畳パラメータを前記制御パラメータに重畳させるステップと、を含む。
【００１２】
本発明の一実施例によれば、前記方法は、前記直流バス電圧が前記第２の電圧閾値より大きい場合に、出力を停止するように前記電子ガバナーを制御し、前記電子ガバナーが、運転を停止するように前記モータを制御するステップをさらに含む。
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の別の側面の実施例は、航空機における電子ガバナーの過電圧保護装置を提供する。前記電子ガバナーは、モータを制御するためのものであり、前記装置は、電圧採取モジュールと制御モジュールとを含み、前記電圧採取モジュールは、前記電子ガバナーの直流バス電圧を採取し、前記制御モジュールは、前記直流バス電圧が第１の電圧閾値より大きく且つ第２の電圧閾値より小さい場合に、前記直流バス電圧と前記第１の電圧閾値との差に基づいて前記電子ガバナーの制御パラメータを調整して、前記電子ガバナーが、調整された制御パラメータに基づいて前記モータを制御して、前記直流バス電圧の更なる上昇を抑制する。
【００１４】
本発明の実施例に係る航空機における電子ガバナーの過電圧保護装置によれば、電圧採取モジュールにより電子ガバナーの直流バス電圧を採取し、制御モジュールにより直流バス電圧を判断し、直流バス電圧が第１の電圧閾値より大きく且つ第２の電圧閾値より小さい場合に、直流バス電圧と第１の電圧閾値との差に基づいて電子ガバナーの制御パラメータを調整して、電子ガバナーが、調整された制御パラメータに基づいてモータを制御して、直流バス電圧の更なる上昇を抑制し、直流バス電圧が第２の電圧閾値より大きい場合に、出力を停止するように電子ガバナーを制御して、電子ガバナーが、運転を停止するようにモータを制御する。これにより、本発明の実施例によれば、２段電圧保護を採用し、直流バス電圧が第１の電圧閾値を超えた場合に、制御パラメータを調整することにより、モータからフィードバックされるエネルギーを減少させ、直流バス電圧の更なる上昇を抑制し、航空機が動作を大きくして飛行する場合に、電子ガバナーが過電圧で出力を切断することによる航空機の損壊及び航空機の爆発を防止する。
【００１５】
本発明の一実施例によれば、前記制御パラメータは、所定速度、横軸所定電流又は横軸所定電圧を含む。
本発明の一実施例によれば、前記制御モジュールは、さらに、前記直流バス電圧と前記第１の電圧閾値との差と、所定のＰＩ制御アルゴリズムとに基づいて、重畳パラメータを生成し、前記モータの現在の速度方向に基づいて前記重畳パラメータと前記制御パラメータとの重畳処理を行って、前記電子ガバナーが、重畳された制御パラメータに基づいて前記モータの回転速度を制御する。
【００１６】
本発明の一実施例によれば、前記モータの現在の速度方向が正転である場合に、前記制御モジュールは、前記重畳パラメータを前記制御パラメータに重畳させ、前記モータの現在の速度方向が反転である場合に、前記制御モジュールは、負の前記重畳パラメータを前記制御パラメータに重畳させる。
【００１７】
本発明の一実施例によれば、前記制御モジュールは、さらに、前記直流バス電圧が前記第２の電圧閾値より大きい場合に、出力を停止するように前記電子ガバナーを制御して、前記電子ガバナーが、運転を停止するように前記モータを制御する。
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明のまた別の側面の実施例は、前記航空機における電子ガバナーの過電圧保護装置を含む航空機を提供する。
本発明の実施例に係る航空機によれば、上記実施例の過電圧保護装置により、航空機が動作を大きくして飛行する場合に、電子ガバナーが過電圧で出力を切断することによる航空機の損壊及び航空機の爆発を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例に係る航空機における電子ガバナーの過電圧保護方法のフローチャートである。
【図２】本発明の具体的な一実施例に係る航空機における電子ガバナーの過電圧保護方法の制御ブロック図である。
【図３】本発明の別の具体的な一実施例に係る航空機における電子ガバナーの過電圧保護方法の制御ブロック図である。
【図４】本発明のまた別の具体的な一実施例に係る航空機における電子ガバナーの過電圧保護方法の制御ブロック図である。
【図５】本発明の実施例に係る航空機における電子ガバナーの過電圧保護装置の概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施例を詳細に説明する。前記実施例における例が図面に示され、同一又は類似する符号は、常に同一又は類似する部品、或いは、同一又は類似機能を有する部品を表す。以下に、図面を参照しながら説明される実施例は例示的なものであり、本発明を解釈することを目的とし、本発明を限定するものと理解してはいけない。
【００２１】
以下に、図面を参照して本発明の実施例の航空機における電子ガバナーの過電圧保護方法及び装置、並びに当該装置を備える航空機を説明する。
図１は本発明の実施例に係る航空機における電子ガバナーの過電圧保護方法のフローチャートである。電子ガバナーは、モータを制御するためのものであり、電子ガバナーは、コンデンサ、ＭＯＳＦＥＴなどの素子を含んでもよい。
【００２２】
図１に示すように、本発明の実施例の過電圧保護方法は、電子ガバナーの直流バス電圧を採取するステップＳ１と、
直流バス電圧が第１の電圧閾値より大きく且つ第１の電圧閾値より大きい第２の電圧閾値以下である場合に、直流バス電圧と第１の電圧閾値との差に基づいて電子ガバナーの制御パラメータを調整して、電子ガバナーが、調整された制御パラメータに基づいてモータを制御して、直流バス電圧の更なる上昇を抑制するステップＳ２と、
直流バス電圧が第２の電圧閾値より大きい場合に、出力を停止するように電子ガバナーを制御して、電子ガバナーが、運転を停止するようにモータを制御するステップＳ３と、を含む。
【００２３】
ここで、電子ガバナーは、６つのＭＯＳＦＥＴによって構成されるフルブリッジインバータ回路を含んでもよい。フルブリッジインバータ回路は、三相ブリッジアームを含み、各相ブリッジアームは、２つのＭＯＳＦＥＴを含んでもよい。直流バス電圧は、各相ブリッジアームにおける２つのＭＯＳＦＥＴに印加される電圧であってもよい。
【００２４】
なお、電子ガバナーにおけるコンデンサ、ＭＯＳＦＥＴなどの素子には、いずれも耐圧制限があり、直流バス電圧が第２の電圧閾値より大きい場合に、コンデンサ、ＭＯＳＦＥＴなどの素子に印加される電圧が自体の耐圧制限値を超えて、素子の損壊及び焼損を招くおそれがある。
【００２５】
本発明の実施例において、ソフトウェアにより電子ガバナーが過電圧保護することができる。過電圧保護することができた後、電子ガバナーの直流バス電圧をリアルタイムに採取することができる。
【００２６】
ここで、直流バス電圧が第１の電圧閾値より小さい場合に、電子ガバナーに過電圧が現れていないと判断し、過電圧保護を行わず、電子ガバナーは、所定の制御パラメータに基づいてモータを制御することができる。これにより、正常飛行に何ら影響を与えることはない。
【００２７】
直流バス電圧が第１の電圧閾値より大きく且つ第２の電圧閾値以下である場合に、直流バス電圧の上昇が、航空機が動作を大きくして飛行することによるものと判断され、即ち、航空機が飛行中に動作を大きくする指令を実行する場合に、モータには、急速な加速及び急速な減速という状況が現れ、減速時に、モータがプロペラと共に作動する場合の慣性作用で、電子ガバナーにエネルギーがフィードバックされ、直流バス電圧を上昇させる。減速が速いほど、エネルギーのフィードバックが速く、直流バス電圧が第１の電圧閾値を超えるおそれがある。この場合、制御パラメータを調整することにより、モータの回転速度の変動率を低減させ、モータによってフィードバックされるエネルギーを減少させ、直流バス電圧の更なる上昇を抑制し、電子ガバナーが電圧の安全範囲内で急速な加減速動作を行うことを確保し、直流バス電圧の過電圧による電子素子の故障を防止する。
【００２８】
直流バス電圧が第２の電圧閾値より大きい場合に、電子ガバナーの過電圧が、異常状況によるものと判断され、即ち、電子ガバナーに印加される電圧が制限値を超えるなどの異常状況が現れた場合に、直流バス電圧が第２の電圧閾値を超えるおそれがある。この場合、電子ガバナーが出力を停止して、運転を停止するようにモータを制御し、また、対応する警報を出すこともできる。
【００２９】
これにより、本発明の実施例によれば、２段電圧保護を採用し、飛行中に生じうる過電圧状況を効果的に制御することにより、電子ガバナーを安全電圧の範囲内で運転させ、電子ガバナーの過電圧による電子素子の損壊を減少させ、飛行中の安全をさらに安全に確保することができる。
【００３０】
本発明の一部の実施例によれば、制御パラメータは、所定速度、横軸所定電流又は横軸所定電圧を含む。つまり、所定速度、横軸所定電流又は横軸所定電圧を制限するなど複数の方式により、直流バス電圧の過電圧保護を図ることができる。
【００３１】
具体的には、本発明の一部の実施例によれば、直流バス電圧と第１の電圧閾値との差に基づいて電子ガバナーの制御パラメータを調整するステップは、直流バス電圧と第１の電圧閾値との差と、所定のＰＩ制御アルゴリズムとに基づいて、重畳パラメータを生成するステップと、モータの現在の速度方向に基づいて重畳パラメータと制御パラメータとの重畳処理を行って、電子ガバナーが、重畳された制御パラメータに基づいてモータの回転速度を制御するステップと、を含む。
【００３２】
さらに、本発明の一部の実施例によれば、モータの現在の速度方向に基づいて重畳パラメータと制御パラメータとの重畳処理を行うステップは、モータの現在の速度方向が正転である場合に、重畳パラメータを制御パラメータに重畳させるステップと、モータの現在の速度方向が反転である場合に、負の重畳パラメータを制御パラメータに重畳させるステップと、を含む。
【００３３】
以下に、図２〜４を参照して、本発明の実施例における、所定速度、横軸所定電流又は横軸所定電圧を制限するという３つの方式の過電圧保護方法についてそれぞれ説明する。
本発明の具体的な一実施例によれば、図２に示すように、制御パラメータが所定速度である場合に、重畳パラメータが重畳速度であり、直流バス電圧と第１の電圧閾値との差に基づいて電子ガバナーの制御パラメータを調整するステップは、直流バス電圧と第１の電圧閾値との差と、第１の所定のＰＩ制御アルゴリズムとに基づいて、重畳速度を生成するステップと、モータの現在の速度方向に基づいて重畳速度と所定速度Ｓｒｅｆとの重畳処理を行って、電子ガバナーが、重畳された所定速度に基づいてモータの回転速度を制御するステップと、を含む。
【００３４】
本発明の実施例において、採用される第１の所定のＰＩ制御アルゴリズムは、下記数式に示す通りであってもよい。
【００３５】
【数１】
2019502345.tif 000003
【００３６】
ただし、VBUSが直流バス電圧であり、VSET1が第１の電圧閾値であり、Kspが対応する比例制御パラメータであり、KsIが対応する積分制御パラメータである。
また、重畳処理を行う前に、重畳パラメータ、例えば重畳速度に対して振幅制限処理を行ってもよく、即ち
【００３７】
【数２】
2019502345.tif 000004
【００３８】
であり、重畳速度が第１の振幅制限範囲の上限値ＳｐｄＭａｘより大きい場合に、重畳速度をＳｐｄＭａｘに制限し、重畳速度が第１の振幅制限範囲の下限値０より小さい場合に、重畳速度を０に制限する。
さらに、モータの現在の速度方向に基づいて重畳速度と所定速度Ｓｒｅｆとの重畳処理を行うステップは、モータの現在の速度方向が正転であり、即ち所定速度Ｓｒｅｆ＞０の場合に、重畳速度を所定速度Ｓｒｅｆに重畳させるステップと、モータの現在の速度方向が反転であり、即ち所定速度Ｓｒｅｆ＜０の場合に、負の重畳速度を所定速度Ｓｒｅｆに重畳させるステップと、を含む。
具体的には、図２に示すように、ソフトウェアにより過電圧保護することができた後、直流バス電圧が第１の電圧閾値より小さい場合に、振幅制限アルゴリズム
【００３９】
【数３】
2019502345.tif 000005
【００４０】
による振幅制限出力により、重畳速度を０に限定することができる。これにより、正常飛行に何ら影響を与えることはない。
航空機が飛行中に動作を大きくする指令を実行する場合に、モータには、急速な加速及び急速な減速という状況が現れ、急速に減速時に、モータがプロペラと共に作動する場合の慣性作用で、電子ガバナーにエネルギーがフィードバックされ、電子ガバナーの直流バス電圧を上昇させる。減速が速すぎる場合に、エネルギーのフィードバックが速すぎて、直流バス電圧が第１の電圧閾値を超えることになる。この場合、直流バス電圧から第１の電圧閾値を差し引いた差を第１のＰＩ制御モジュールの入力とし、この差が第１の所定のＰＩ制御アルゴリズム
【００４１】
【数４】
2019502345.tif 000006
【００４２】
によって処理された後、正方向の重畳速度が出力され、モータの速度方向に合わせて所定速度Ｓｒｅｆに重畳され、即ち、モータの速度方向が正転である場合に、重畳速度Ｏｕｔ×１が所定速度Ｓｒｅｆに重畳され、モータの速度方向が反転である場合に、重畳速度Ｏｕｔ×（−１）が所定速度Ｓｒｅｆに重畳される。
これにより、所定速度Ｓｒｅｆは、重畳速度が重畳された所定速度に調整され、電子ガバナーも重畳された所定速度に基づいてモータを制御する。
即ち、サンプリングモジュールにより、モータの三相電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃ、並びに三相電圧Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃが採取される。第１のクラーク（ｃｌａｒｋｅ）座標変換ユニットは、三相電圧Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃをクラーク座標変換して二相電圧Ｖα、Ｖβを取得する。第２のクラーク座標変換ユニットは、三相電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃをクラーク座標変換して二相電圧Ｉα、Ｉβを取得する。位置推定ユニット、例えば、速度鎖交磁束オブザーバーは、二相電圧Ｖα、Ｖβ及び二相電圧Ｉα、Ｉβに基づいてモータのロータの位置と速度を推定してロータの推定角度θとロータの推定速度Ｓとを取得する。パーク（ｐａｒｋ）座標変換ユニットは、ロータの推定角度θに基づいて二相電流Ｉα、Ｉβをパーク座標変換して直軸電流Ｉｄと横軸電流Ｉｑとを取得する。
所定速度Ｓｒｅｆと重畳速度とは、重畳される。速度補正モジュールは、重畳された所定速度に基づいてロータの推定速度Ｓを速度補正して横軸所定電流Ｉｑｒｅｆを取得する。第１の電流補正ユニットは、直軸所定電流Ｉｄｒｅｆに基づいて直軸電流Ｉｄを電流補正して直軸電圧Ｖｄを取得する。第２の電流補正ユニットは、横軸所定電流Ｉｑｒｅｆに基づいて横軸電流Ｉｑを電流補正して横軸電圧Ｖｑを取得する。空間ベクトル変調ユニットは、推定角度θに基づいて直軸電圧Ｖｄと横軸電圧Ｖｑとを空間ベクトル変調して駆動信号を生成する。駆動ユニットは、駆動信号に基づいてモータを駆動する。
これにより、減速時に、所定速度Ｓｒｅｆに正又は負の重畳速度を重畳することにより、所定速度Ｓｒｅｆの急速な減少を抑制することができる。これにより、モータがプロペラと共に作動する場合の急速に減速することによってフィードバックされたエネルギーを減少させ、直流バス電圧の上昇を抑制し、直流バス電圧を第１の所定電圧以下に限定して、電子ガバナーが電圧の安全範囲内で急速な加減速動作を行うことを確保し、バス電圧が制限を超えたことによる電子素子の故障を防止する。
また、電子ガバナーには、例えば、印加された電圧が制限を超えるなどの異常状況が現れた場合に、直流バス電圧が第２の電圧閾値を超え、この場合、電子ガバナーは、出力を停止し、対応する過電圧警報を出す。
本発明の別の具体的な一実施例によれば、図３に示すように、制御パラメータが横軸所定電流である場合に、重畳パラメータが重畳電流であり、直流バス電圧と第１の電圧閾値との差に基づいて電子ガバナーの制御パラメータを調整するステップは、直流バス電圧と第１の電圧閾値との差と、第２の所定のＰＩ制御アルゴリズムとに基づいて、重畳電流を生成するステップと、横軸所定電流の方向に基づいて重畳電流と横軸所定電流Ｉｑｒｅｆとの重畳処理を行って、電子ガバナーが、重畳された横軸所定電流に基づいてモータの回転速度を制御するステップと、を含む。
具体的には、採用される第２の所定のＰＩ制御アルゴリズムは、下記数式に示す通りであってもよい。
【００４３】
【数５】
2019502345.tif 000007
【００４４】
ただし、VBUSが直流バス電圧であり、VSET1が第１の電圧閾値であり、KIpが対応する比例制御パラメータであり、KIIが対応する積分制御パラメータである。
また、重畳処理を行う前に、重畳パラメータ、例えば、重畳電流に対して振幅制限処理を行ってもよく、即ち
【００４５】
【数６】
2019502345.tif 000008
【００４６】
であり、重畳電流が第２の振幅制限範囲の上限値ＩｑＭａｘより大きい場合に、重畳電流をＩｑＭａｘに制限し、重畳電流が第２の振幅制限範囲の下限値０より小さい場合に、重畳電流を０に制限する。
さらに、横軸所定電流の方向に基づいて重畳電流と横軸所定電流との重畳処理を行うステップは、モータの現在の速度方向が正転である場合に、重畳電流を横軸所定電流Ｉｑｒｅｆに重畳させるステップと、モータの現在の速度方向が反転である場合に、負の重畳電流を横軸所定電流Ｉｑｒｅｆに重畳させるステップと、を含む。
具体的には、図３に示すように、ソフトウェアにより過電圧保護することができた後、直流バス電圧が第１の電圧閾値より小さい場合に、振幅制限アルゴリズム
【００４７】
【数７】
2019502345.tif 000009
【００４８】
による振幅制限出力により、重畳電流を０に限定することができる。これにより、正常飛行に何ら影響を与えることはない。
航空機が動作を大きくして飛行することによって直流バス電圧が第１の電圧閾値を超えた場合に、直流バス電圧から第１の電圧閾値を差し引いた差を第２のＰＩ制御モジュールの入力とし、この差が第２の所定のＰＩ制御アルゴリズム
【００４９】
【数８】
2019502345.tif 000010
【００５０】
によって処理された後、正方向の重畳速度が出力され、モータの速度方向に合わせて横軸所定電流Ｉｑｒｅｆに重畳される。即ち、モータの速度方向が正転である場合に、重畳電流Ｏｕｔ×１が横軸所定電流Ｉｑｒｅｆに重畳され、モータの速度方向が反転である場合に、重畳電流Ｏｕｔ×（−１）が横軸所定電流Ｉｑｒｅｆに重畳される。
これにより、横軸所定電流Ｉｑｒｅｆは、重畳電流が重畳された横軸所定電流に調整され、電子ガバナーも、重畳された横軸所定電流に基づいてモータを制御する。具体的な制御プロセスは、速度が重畳された所定速度に基づいた制御とほぼ一致しており、相違点は、速度補正モジュールが、所定速度Ｓｒｅｆに基づいてロータの推定速度Ｓを速度補正して横軸所定電流Ｉｑｒｅｆを取得すること、横軸所定電流Ｉｑｒｅｆと重畳電流とが、重畳されること、及び第２の電流補正ユニットが、重畳された横軸所定電流に基づいて横軸電流Ｉｑを電流補正して横軸電圧Ｖｑを取得することである。
また、電子ガバナーに、例えば、印加される電圧が制限値を超えるなどの異常状況が現れた場合に、直流バス電圧が第２の電圧閾値を超え、この場合、電子ガバナーは、出力を停止し、対応する過電圧警報を出す。
本発明のまた別の具体的な一実施例によれば、図４に示すように、制御パラメータが横軸所定電圧である場合に、重畳パラメータが重畳電圧であり、直流バス電圧と第１の電圧閾値との差に基づいて電子ガバナーの制御パラメータを調整するステップは、直流バス電圧と第１の電圧閾値との差と、第３の所定のＰＩ制御アルゴリズムとに基づいて、重畳電圧を生成するステップと、横軸所定電圧の方向に基づいて重畳電圧と横軸所定電圧との重畳処理を行って、電子ガバナーが、重畳された横軸所定電圧に基づいてモータの回転速度を制御するステップと、を含む。
本発明の実施例において、採用される第３の所定のＰＩ制御アルゴリズムは、下記数式に示す通りであってもよい。
【００５１】
【数９】
2019502345.tif 000011
【００５２】
VBUSが直流バス電圧であり、VSET1が第１の電圧閾値であり、KVｐが対応する比例制御パラメータであり、KVIが対応する積分制御パラメータである。
また、重畳処理を行う前に、重畳パラメータ、例えば重畳電圧に対して振幅制限処理を行ってもよく、即ち
【００５３】
【数１０】
2019502345.tif 000012
【００５４】
であり、重畳電圧が第２の振幅制限範囲の上限値ＶｑＭａｘより大きい場合に、重畳電圧をＶｑＭａｘに制限し、重畳電圧が第２の振幅制限範囲の下限値０より小さい場合に、重畳電圧を０に制限する。
さらに、横軸所定電圧の方向に基づいて重畳電圧と横軸所定電圧との重畳処理を行うステップは、モータの現在の速度方向が正転である場合に、重畳電圧を横軸所定電圧に重畳させるステップと、モータの現在の速度方向が反転である場合に、負の重畳電圧を横軸所定電圧に重畳させるステップと、を含む。
具体的には、図４に示すように、ソフトウェアにより過電圧保護することができた後、直流バス電圧が第１の電圧閾値より小さい場合に、振幅制限アルゴリズム
【００５５】
【数１１】
2019502345.tif 000013
【００５６】
による振幅制限出力により、重畳電圧を０に限定することができる。これにより、正常飛行に何ら影響を与えることはない。
航空機が動作を大きくして飛行することによって直流バス電圧が第１の電圧閾値を超えた場合に、直流バス電圧から第１の電圧閾値を差し引いた差を第３のＰＩ制御モジュールの入力とし、この差が第３の所定のＰＩ制御アルゴリズム
【００５７】
【数１２】
2019502345.tif 000014
【００５８】
によって処理された後、正方向の重畳速度が出力され、モータの速度方向に合わせて横軸所定電圧Ｖｑｒｅｆに重畳される。即ち、モータの現在の速度方向が正転である場合に、重畳電流Ｏｕｔ×１が横軸所定電圧Ｖｑｒｅｆに重畳され、モータの現在の速度方向が反転である場合に、重畳電流Ｏｕｔ×（−１）が横軸所定電圧Ｖｑｒｅｆに重畳される。
これにより、横軸所定電圧Ｖｑｒｅｆは、重畳電圧が重畳された横軸所定電圧に調整され、電子ガバナーも重畳された横軸所定電圧に基づいてモータを制御する。具体的な制御プロセスは、速度が重畳された所定速度に基づいた制御とほぼ一致しており、相違点は、横軸所定電圧Ｖｑｒｅｆと重畳電圧とが、重畳されること、及び空間ベクトル変調ユニットが推定角度θに基づいて直軸電圧Ｖｄと重畳された横軸電圧とを空間ベクトル変調して駆動信号を生成することである。
また、電子ガバナーに、例えば、印加される電圧の制限値を超えるなどの異常状況が現れた場合に、直流バス電圧が第２の電圧閾値を超え、この場合、電子ガバナーは、出力を停止し、対応する過電圧警報を出す。
以上により、本発明の実施例に係る航空機における電子ガバナーの過電圧保護方法によれば、電子ガバナーの直流バス電圧を採取し、直流バス電圧を判断する。直流バス電圧が第１の電圧閾値より大きく且つ第２の電圧閾値以下である場合に、直流バス電圧と第１の電圧閾値との差に基づいて電子ガバナーの制御パラメータを調整して、電子ガバナーが、調整された制御パラメータに基づいてモータを制御して、直流バス電圧の更なる上昇を抑制する。直流バス電圧が第２の電圧閾値より大きい場合に、出力を停止するように電子ガバナーを制御して、電子ガバナーが、運転を停止するようにモータを制御する。これにより、本発明の実施例によれば、２段電圧保護を採用し、直流バス電圧が第１の電圧閾値を超えた場合に、制御パラメータを調整することにより、モータからフィードバックされるエネルギーを減少させ、直流バス電圧の更なる上昇を抑制し、航空機が動作を大きくして飛行する場合に、電子ガバナーが過電圧で出力を切断することによる航空機の損壊及び航空機の爆発を防止し、ほかの原因で直流バス電圧が第２の電圧閾値を超えた場合に、電子ガバナーが出力を停止し、電子ガバナーの素子の損壊及び焼損を防止する。
図５は、本発明の実施例に係る航空機における電子ガバナーの過電圧保護装置の概略ブロック図である。電子ガバナーは、モータを制御するためのものであり、電子ガバナーは、コンデンサ、ＭＯＳＦＥＴなどの素子を含んでもよい。
図５に示すように、本発明の実施例の過電圧保護装置は、電圧採取モジュール１０と、制御モジュール２０と、を含む。
電圧採取モジュール１０は、電子ガバナーの直流バス電圧を採取するためのものである。なお、電子ガバナーは、６つのＭＯＳＦＥＴから構成されるフルブリッジインバータ回路を含んでもよい。フルブリッジインバータ回路は、三相ブリッジアームを含み、各相ブリッジアームは、２つのＭＯＳＦＥＴを含んでもよい。直流バス電圧は、各相ブリッジアームにおける２つのＭＯＳＦＥＴに印加される電圧であってもよい。
制御モジュール２０は、直流バス電圧を判断し、直流バス電圧が第１の電圧閾値より大きく且つ第２の電圧閾値以下である場合に、直流バス電圧と第１の電圧閾値との差に基づいて電子ガバナーの制御パラメータを調整して、電子ガバナーが、調整された制御パラメータに基づいてモータを制御して、直流バス電圧の更なる上昇を抑制する。
制御モジュール２０は、さらに、直流バス電圧が第２の電圧閾値より大きい場合に、出力を停止するように電子ガバナーを制御して、電子ガバナーが、運転を停止するようにモータを制御する。
なお、電子ガバナーにおけるコンデンサ、ＭＯＳＦＥＴなどの素子には、いずれも耐圧制限があり、直流バス電圧が第２の電圧閾値より大きい場合に、コンデンサ、ＭＯＳＦＥＴなどの素子に印加される電圧が自体の耐圧制限値を超え、素子の損壊及び焼損を招くおそれがある。
本発明の実施例において、制御モジュール２０は、ソフトウェアにより電子ガバナーが過電圧保護することができる。過電圧保護することができた後、電圧採取モジュール１０は、電子ガバナーの直流バス電圧をリアルタイムに採取することができる。
直流バス電圧が第１の電圧閾値より小さい場合に、電子ガバナーに過電圧が現れていないと判断され、制御モジュール２０は、過電圧保護を行わず、電子ガバナーは、所定の制御パラメータに基づいてモータを制御することができる。これにより、正常飛行に何ら影響を与えることはない。
直流バス電圧が第１の電圧閾値より大きく且つ第２の電圧閾値以下である場合に、直流バス電圧の上昇は、航空機が動作を大きくして飛行することによるものと判断され、即ち、航空機が飛行中に動作を大きくする指令を実行する場合に、モータには、急速な加速及び急速な減速という状況が現れ、減速時に、モータがプロペラと共に作動する場合の慣性作用で、電子ガバナーにエネルギーがフィードバックされ、直流バス電圧を上昇させる。減速が速いほど、エネルギーのフィードバックが速く、直流バス電圧が第１の電圧閾値を超えるおそれがある。制御モジュール２０は、この場合、制御パラメータを調整することにより、モータの回転速度の変動率を低減させ、モータによってフィードバックされるエネルギーを減少させ、直流バス電圧の更なる上昇を抑制し、電子ガバナーが電圧の安全範囲内で急速な加減速動作を行うことを確保し、直流バス電圧の過電圧による電子素子の故障状況を防止する。
直流バス電圧が第２の電圧閾値より大きい場合に、電子ガバナーの過電圧が異常状況によるものと判断され、即ち、電子ガバナーには、印加される電圧が制限値を超えるなどの異常状況が現れた場合に、直流バス電圧が第２の電圧閾値を超えるおそれがあり、この場合、制御モジュール２０は、出力を停止するように電子ガバナーを制御することにより、モータの運転を停止するように制御し、また、対応する警報を出すこともできる。
これにより、本発明の実施例によれば、２段電圧保護を採用し、飛行中に生じうる過電圧の状況を効果的に制御することにより、電子ガバナーを安全電圧の範囲内で運転させ、電子ガバナーの過電圧による電子素子の損壊を減少させ、飛行中の安全をさらに安全に確保することができる。
本発明の一部の実施例によれば、制御パラメータは、所定速度、横軸所定電流又は横軸所定電圧を含む。つまり、制御モジュール２０は、所定速度、横軸所定電流又は横軸所定電圧を制限するなど複数の方式により、直流バス電圧の過電圧保護を図ることができる。
具体的には、本発明の一部の実施例によれば、制御モジュール２０は、さらに、直流バス電圧と第１の電圧閾値との差と、所定のＰＩ制御アルゴリズムとに基づいて、重畳パラメータを生成し、モータの現在の速度方向に基づいて重畳パラメータと制御パラメータとの重畳処理を行って、電子ガバナーが、重畳された制御パラメータに基づいてモータの回転速度を制御する。
さらに、本発明の一部の実施例によれば、モータの現在の速度方向が正転である場合に、制御モジュール２０は、重畳パラメータを制御パラメータに重畳させ、モータの現在の速度方向が反転である場合に、制御モジュール２０は、負の重畳パラメータを制御パラメータに重畳させる。
以下に、図２〜４を参照して、本発明の実施例の所定速度、横軸所定電流又は横軸所定電圧を制限するという３つの方式の過電圧保護装置について、それぞれ説明する。
本発明の具体的な一実施例によれば、図２に示すように、制御パラメータが所定速度である場合に、重畳パラメータが重畳速度であり、制御モジュール２０は、さらに、直流バス電圧と第１の電圧閾値との差と、第１の所定のＰＩ制御アルゴリズムとに基づいて、重畳速度を生成し、モータの現在の速度方向に基づいて重畳速度と所定速度との重畳処理を行って、電子ガバナーが、重畳された所定速度に基づいてモータの回転速度を制御する。
具体的には、採用される第１の所定のＰＩ制御アルゴリズムは、下記数式に示す通りであってもよい。
【００５９】
【数１３】
2019502345.tif 000015
【００６０】
ただし、VBUSが直流バス電圧であり、VSET1が第１の電圧閾値であり、Kｓｐが対応する比例制御パラメータであり、KsIが対応する積分制御パラメータである。
また、重畳処理を行う前に、制御モジュール２０は、さらに、重畳パラメータ、例えば重畳速度に対して振幅制限処理を行ってもよく、即ち
【００６１】
【数１４】
2019502345.tif 000016
【００６２】
であり、重畳速度が第１の振幅制限範囲の上限値ＳｐｄＭａｘより大きい場合に、重畳速度をＳｐｄＭａｘに制限し、重畳速度が第１の振幅制限範囲の下限値０より小さい場合に、重畳速度を０に制限する。
さらに、モータの現在の速度方向が正転であり、即ち所定速度Ｓｒｅｆ＞０の場合に、制御モジュール２０は、重畳速度を所定速度に重畳させ、モータの現在の速度方向が反転であり、即ち所定速度Ｓｒｅｆ＜０の場合に、制御モジュール２０は、負の重畳速度を所定速度に重畳させる。
具体的には、図２に示すように、ソフトウェアにより過電圧保護することができた後、直流バス電圧が第１の電圧閾値より小さい場合に、制御モジュール２０は、振幅制限モジュール２０２の振幅制限アルゴリズム
【００６３】
【数１５】
2019502345.tif 000017
【００６４】
による振幅制限出力により、重畳速度を０に限定することができる。これにより、正常飛行に何ら影響を与えることはない。
航空機が飛行中に動作を大きくする指令を実行する場合に、モータには、急速な加速及び急速な減速という状況が現れる。急速に減速時に、モータがプロペラと共に作動する場合の慣性作用で、電子ガバナーにエネルギーがフィードバックされ、電子ガバナーの直流バス電圧を上昇させる。減速が速すぎる場合に、エネルギーのフィードバックが速すぎて、直流バス電圧が第１の電圧閾値を超える。この場合、直流バス電圧から第１の電圧閾値を差し引いた差を第１のＰＩ制御モジュール２０１の入力とし、この差が第１の所定のＰＩ制御アルゴリズム
【００６５】
【数１６】
2019502345.tif 000018
【００６６】
によって処理された後、正方向の重畳速度が出力され、速度方向モジュール２０３により、モータの速度方向に合わせて所定速度Ｓｒｅｆに重畳される。即ち、モータの速度方向が正転である場合に、重畳速度Ｏｕｔ×１が所定速度Ｓｒｅｆに重畳され、モータの速度方向が反転である場合に、重畳速度Ｏｕｔ×（−１）が所定速度Ｓｒｅｆに重畳される。
これにより、所定速度Ｓｒｅｆは、重畳速度が重畳された所定速度に調整され、電子ガバナーも重畳された所定速度に基づいてモータを制御する。
即ち、サンプリングモジュール３０１により、モータの三相電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃ、並びに三相電圧Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃを採取する。第１のクラーク座標変換ユニット３０２は、三相電圧Ｖａ、Ｖｂ及びＶｃをクラーク座標変換して二相電圧Ｖα、Ｖβを取得する。第２のクラーク座標変換ユニット３０３は、三相電流Ｉａ、Ｉｂ及びＩｃをクラーク座標変換して二相電圧Ｉα、Ｉβを取得する。位置推定ユニット３０４、例えば、速度鎖交磁束オブザーバーは、二相電圧Ｖα、Ｖβ及び二相電圧Ｉα、Ｉβに基づいてモータのロータの位置と速度とを推定してロータの推定角度θとロータの推定速度Ｓとを取得する。パーク座標変換ユニット３０５は、ロータの推定角度θに基づいて二相電流Ｉα、Ｉβをパーク座標変換して直軸電流Ｉｄと横軸電流Ｉｑとを取得する。
所定速度Ｓｒｅｆと重畳速度とは、重畳される。速度補正モジュール３０６は、重畳された所定速度に基づいてロータの推定速度Ｓを速度補正して横軸所定電流Ｉｑｒｅｆを取得する。第１の電流補正ユニット３０７は、直軸所定電流Ｉｄｒｅｆに基づいて直軸電流Ｉｄを電流補正して直軸電圧Ｖｄを取得する。第２の電流補正ユニット３０８は、横軸所定電流Ｉｑｒｅｆに基づいて横軸電流Ｉｑを電流補正して横軸電圧Ｖｑを取得する。空間ベクトル変調ユニット３０９は、推定角度θに基づいて直軸電圧Ｖｄと横軸電圧Ｖｑとを空間ベクトル変調して駆動信号を生成する。駆動ユニット３１０は、駆動信号に基づいてモータＭを駆動する。
これにより、減速時に、所定速度Ｓｒｅｆに正又は負の重畳速度を重畳することにより、所定速度Ｓｒｅｆの急速な減少を抑制することができる。これにより、モータがプロペラと共に作動する場合の急速に減速することによってフィードバックされたエネルギーを減少させ、直流バス電圧の上昇を抑制し、直流バス電圧を第１の所定電圧以下に限定して、電子ガバナーが電圧の安全範囲内で急速な加減速動作を行うことを確保し、バス電圧が制限値を超えるによる電子素子の故障を防止する。
また、電子ガバナーには、例えば、印加される電圧が制限値を超えるなどの異常状況が現れた場合に、直流バス電圧が第２の電圧閾値を超え、この場合、制御モジュール２０は、出力を停止し、対応する過電圧警報を出すように電子ガバナーを制御する。
本発明の別の具体的な一実施例によれば、図３に示すように、制御パラメータが横軸所定電流である場合に、重畳パラメータが重畳電流であり、制御モジュール２０は、さらに、直流バス電圧と第１の電圧閾値との差と、第２の所定のＰＩ制御アルゴリズムとに基づいて、重畳電流を生成し、横軸所定電流の方向に基づいて重畳電流と横軸所定電流との重畳処理を行って、電子ガバナーが、重畳された横軸所定電流に基づいてモータの回転速度を制御する。
具体的には、採用される第２の所定のＰＩ制御アルゴリズムは、下記数式に示す通りであってもよい。
【００６７】
【数１７】
2019502345.tif 000019
【００６８】
ただし、VBUSが直流バス電圧であり、VSET1が第１の電圧閾値であり、KIｐが対応する比例制御パラメータであり、KIIが対応する積分制御パラメータである。
また、重畳処理を行う前に、制御モジュール２０は、さらに、重畳パラメータ、例えば重畳電流に対して振幅制限処理を行ってもよく、即ち
【００６９】
【数１８】
2019502345.tif 000020
【００７０】
であり、重畳電流が第２の振幅制限範囲の上限値ＩｑＭａｘより大きい場合に、重畳電流をＩｑＭａｘに制限し、重畳電流が第２の振幅制限範囲の下限値０より小さい場合に、重畳電流を０に制限する。
さらに、モータの現在の速度方向が正転である場合に、制御モジュール２０は、重畳電流を横軸所定電流に重畳させ、モータの現在の速度方向が反転である場合に、制御モジュール２０は、負の重畳電流を横軸所定電流に重畳させる。
具体的には、図３に示すように、ソフトウェアにより過電圧保護することができた後、直流バス電圧が第１の電圧閾値より小さい場合に、制御モジュール２０は、第２の振幅制限モジュール２０５の振幅制限アルゴリズム
【００７１】
【数１９】
2019502345.tif 000021
【００７２】
による振幅制限出力により、重畳電流を０に限定することができる。これにより、正常飛行に何ら影響を与えることはない。
航空機が動作を大きくして飛行することによって直流バス電圧が第１の電圧閾値を超えた場合に、直流バス電圧から第１の電圧閾値を差し引いた差を第２のＰＩ制御モジュール２０４の入力とし、この差が第２の所定のＰＩ制御アルゴリズム
【００７３】
【数２０】
2019502345.tif 000022
【００７４】
によって処理された後、正方向の重畳速度が出力され、電流方向モジュール２０６により、モータの速度方向に合わせて横軸所定電流Ｉｑｒｅｆに重畳される。即ち、モータの速度方向が正転である場合に、重畳電流Ｏｕｔ×１が横軸所定電流Ｉｑｒｅｆに重畳され、モータの速度方向が反転である場合に、重畳電流Ｏｕｔ×（−１）が横軸所定電流Ｉｑｒｅｆに重畳される。
これにより、横軸所定電流Ｉｑｒｅｆは、重畳電流が重畳された横軸所定電流に調整され、電子ガバナーも重畳された横軸所定電流に基づいてモータを制御する。制御モジュール２０の具体的な制御プロセスは、速度が重畳されたされた所定速度に基づいた制御とほぼ一致しており、相違点は、速度補正モジュール３０６が、所定速度Ｓｒｅｆに基づいてロータの推定速度Ｓを速度補正して横軸所定電流Ｉｑｒｅｆを取得すること、横軸所定電流Ｉｑｒｅｆと重畳電流とが、重畳されること、及び第２の電流補正ユニット３０８が、重畳された横軸所定電流に基づいて横軸電流Ｉｑを電流補正して横軸電圧Ｖｑを取得することである。
また、電子ガバナーには、例えば、印加される電圧が制限値を超えるなどの異常状況が現れた場合に、直流バス電圧が第２の電圧閾値を超え、この場合、制御モジュール２０は、出力を停止し、対応する過電圧警報を出すように電子ガバナーを制御する。
本発明のまた別の具体的な一実施例によれば、図４に示すように、制御パラメータが横軸所定電圧である場合に、重畳パラメータが重畳電圧であり、制御モジュール２０は、さらに、直流バス電圧と第１の電圧閾値との差と、第３の所定のＰＩ制御アルゴリズムとに基づいて、重畳電圧を生成し、横軸所定電圧の方向に基づいて重畳電圧と横軸所定電圧との重畳処理を行って、電子ガバナーが、重畳された横軸所定電圧に基づいてモータの回転速度を制御する。
具体的には、採用される第３の所定のＰＩ制御アルゴリズムは、下記数式に示す通りであってもよい。
【００７５】
【数２１】
2019502345.tif 000023
【００７６】
ただし、VBUSが直流バス電圧であり、VSET1が第１の電圧閾値であり、KVｐが対応する比例制御パラメータであり、KVIが対応する積分制御パラメータである。
また、重畳処理を行う前に、制御モジュール２０は、さらに、重畳パラメータ、例えば重畳電圧に対して振幅制限処理を行ってもよく、即ち
【００７７】
【数２２】
2019502345.tif 000024
【００７８】
であり、重畳電圧が第２の振幅制限範囲の上限値ＶｑＭａｘより大きい場合に、重畳電圧をＶｑＭａｘに制限し、重畳電圧が第２の振幅制限範囲の下限値０より小さい場合に、重畳電圧を０に制限する。
さらに、モータの現在の速度方向が正転である場合に、制御モジュール２０は、重畳電圧を横軸所定電圧に重畳させ、モータの現在の速度方向が反転である場合に、制御モジュール２０は、負の重畳電圧を横軸所定電圧に重畳させる。
具体的には、図４に示すように、ソフトウェアにより過電圧保護することができた後、直流バス電圧が第１の電圧閾値より小さい場合に、制御モジュール２０は、第３の振幅制限モジュール２０８の振幅制限アルゴリズム
【００７９】
【数２３】
2019502345.tif 000025
【００８０】
による振幅制限出力により、重畳電圧を０に限定することができる。これにより、正常飛行に何ら影響を与えることはない。
航空機が動作を大きくして飛行することによって直流バス電圧が第１の電圧閾値を超えた場合に、直流バス電圧から第１の電圧閾値を差し引いた差を第３のＰＩ制御モジュール２０７の入力とし、この差が第３の所定のＰＩ制御アルゴリズム
【００８１】
【数２４】
2019502345.tif 000026
【００８２】
によって処理された後、正方向の重畳速度が出力され、電圧方向モジュール２０９により、モータの速度方向に合わせて横軸所定電圧Ｖｑｒｅｆに重畳され、即ちモータの現在の速度方向が正転である場合に、重畳電流Ｏｕｔ×１が横軸所定電圧Ｖｑｒｅｆに重畳され、モータの現在の速度方向が反転である場合に、重畳電流Ｏｕｔ×（−１）が横軸所定電圧Ｖｑｒｅｆに重畳される。
これにより、横軸所定電圧Ｖｑｒｅｆは、重畳電圧が重畳された横軸所定電圧に調整され、電子ガバナーも重畳された横軸所定電圧に基づいてモータを制御する。制御モジュール２０の具体的な制御プロセスは、速度が重畳された所定速度に基づいた制御とほぼ一致しており、相違点は、横軸所定電圧Ｖｑｒｅｆと重畳電圧とが、重畳されること、及び空間ベクトル変調ユニット３０９が、推定角度θに基づいて直軸電圧Ｖｄと重畳された横軸電圧とを空間ベクトル変調して駆動信号を生成することである。
また、電子ガバナーには、例えば、印加される電圧が制限値を超えるなどの異常状況が現れた場合に、直流バス電圧が第２の電圧閾値を超え、この場合、制御モジュール２０は、出力を停止し、対応する過電圧警報を出すように電子ガバナーを制御する。
以上により、本発明の実施例に係る航空機における電子ガバナーの過電圧保護装置によれば、電圧採取モジュールにより、電子ガバナーの直流バス電圧が採取される。制御モジュールは、直流バス電圧を判断し、直流バス電圧が第１の電圧閾値より大きく且つ第２の電圧閾値以下である場合に、直流バス電圧と第１の電圧閾値との差に基づいて電子ガバナーの制御パラメータを調整して、電子ガバナーが、調整された制御パラメータに基づいてモータを制御して、直流バス電圧の更なる上昇を抑制し、直流バス電圧が第２の電圧閾値より大きい場合に、出力を停止するように電子ガバナーを制御して、電子ガバナーが、運転を停止するようにモータを制御する。これにより、本発明の実施例によれば、２段電圧保護を採用し、直流バス電圧が第１の電圧閾値を超えた場合に、制御パラメータを調整することにより、モータからフィードバックされるエネルギーを減少させ、直流バス電圧の更なる上昇を抑制し、航空機が動作を大きくして飛行する場合に、電子ガバナーが過電圧で出力を切断することによる航空機の損壊及び航空機の爆発を防止し、ほかの原因で直流バス電圧が第２の電圧閾値を超えた場合に、電子ガバナーが出力を停止し、電子ガバナーの素子の損壊及び焼損を防止する。
また、本発明の実施例は、上記実施例の航空機における電子ガバナーの過電圧保護装置を含む航空機をさらに提供する。
本発明の実施例に係る航空機は、上記実施例の過電圧保護装置により、２段電圧保護を採用することができ、これにより、電子ガバナーの素子の損壊及び焼損を防止し、航空機が動作を大きくして飛行する場合に、電子ガバナーが過電圧で出力を切断することによる航空機の損壊及び航空機の爆発を防止する。
なお、本発明の説明において、「中心」、「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚み」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「鉛直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」、「時計回り」、「逆時計回り」、「軸方向」、「径方向」、「周方向」などの用語が示す方位又は位置関係は、図面に示す方位又は位置関係に基づき、本発明を便利に又は簡単に説明するためのものであり、指定された装置又は部品が特定の方位にあり、特定の方位において構造され操作されると指示又は暗示するものではないので、本発明を限定するものと理解してはいけない。
【００８３】
なお、「第１」、「第２」の用語は、単に目的を説明するためのものであり、比較的な重要性を指示又は暗示するか、或いは示された技術的特徴の数を黙示的に指示すると理解してはいけない。よって、「第１」、「第２」と限定されている特徴は少なくとも一つの前記特徴を含むことを明示又は暗示するものである。本発明の説明において、明確且つ具体的な限定がない限り、「複数」とは、少なくとも二つ、例えば、二つ、三つなどを意味する。
本発明において、明確な規定と限定がない限り、「取り付ける」、「互いに接続する」、「接続する」、「固定する」などの用語の意味は広義に理解されるべきである。例えば、固定接続や、着脱可能な接続や、或いは一体的な接続でも可能である。机械的な接続や、電気的な接続も可能である。直接的に接続することや、中間媒体を介して間接的に接続することや、二つの部品の内部が連通することや、あるいは二つの部品の間に相互の作用関係があることも可能である。当業者であれば、具体的な場合に応じて上記用語の本発明においての具体的な意味を理解することができる。
本発明において、明確な規定と限定がない限り、第１特徴が第２特徴の「上」又は「下」にあることは、第１特徴と第２特徴とが直接的に接触することを含んでも良いし、又は第１特徴と第２特徴とが中間媒体を介して間接に接触することを含んでもよい。また、第１特徴が第２特徴の「上」、「上方」又は「以上」にあることは、第１特徴が第２特徴の真上又は斜め上にあることを含むか、或いは、単に第１特徴の水平高さが第２特徴より高いことだけを表す。第１特徴が第２特徴の「下」、「下方」又は「以下」にあることは、第１特徴が第２特徴の真下又は斜め下にあることを含むか、或いは、単に第１特徴の水平高さが第２特徴より低いことだけを表す。
本発明の説明において、「一実施例」、「一部の実施例」、「例」、「具体的な例」、或いは「一部の例」などの用語を参照した説明とは、前記実施例或いは例に合わせて説明された具体的な特徴、構成、材料或いは特性が、本発明の少なくとも一つの実施例或いは例に含まれることである。本明細書において、上記用語に対する例示的な説明は、必ずしも同じ実施例或いは例を示すものではない。また、説明された具体的な特徴、構成、材料或いは特性は、いずれか一つ或いは複数の実施例又は例において適切に結合することができる。なお、相互に矛盾しない限り、当業者は、本明細書において説明された異なる実施例又は例、及び異なる実施例又は例の特徴を結合し、組み合わせることができる
以上に本発明の実施例を示して説明したが、上記実施例は、例示的なものであり、本発明を限定するものと理解してはいけない。当業者は、本発明の範囲内で上記実施例に対して変更、修正、取り替え及び変形を行うことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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